1、產(chǎn)品介紹
煤礦巷道是安全生產(chǎn)的咽喉要道，存在長度長、施工地點多、安全事故多發(fā)等特 點。在巷道掘進(jìn)過程中，巷道前方可能造成安全事故的不良地質(zhì)體，如陷落柱、富水帶、 瓦斯富集區(qū)等。巷道事故已經(jīng)成為煤礦安全生產(chǎn)最主要的威脅之一，嚴(yán)重危害著煤礦 的安全生產(chǎn)。因此提前查明掘進(jìn)頭前方的地質(zhì)及流體分布異常情況，可以提前合理規(guī) 劃和針對性治理，可有效減少乃至避免動力災(zāi)害的發(fā)生。
煤礦巷道隨掘超前探測系統(tǒng)硬件主要包括數(shù)據(jù)智能采集平板、采集主機、高精度 地震檢波器、連接電纜組成。
2、產(chǎn)品原理
煤礦巷道隨掘超前探測技術(shù)使用了HSP 是水平聲波/地震波剖面法（Horizontal Sonic/Seismic Profiling）的英文縮寫，該技 術(shù)遵循惠更斯-菲涅爾原理和費馬原理，前提條件是介質(zhì)存在差異的波阻抗（密度*縱波速度）。利用溶洞（腔）、軟弱夾層、破碎地層、 斷層、節(jié)理密集帶、富水構(gòu)造帶等地質(zhì)體與背景地層存在明顯的波阻抗差異，為預(yù)報提供了理論基礎(chǔ)，見圖（a）。 適于 TBM或者掘進(jìn)機施工煤礦巷道 HSP 法是利用刀盤滾刀破巖產(chǎn)生的震動信號作為探測震源，對前方不良地質(zhì)體進(jìn)行空間 成像，實現(xiàn)預(yù)測預(yù)報?！苍摬▓鰝鞑ニ俣取①|(zhì)點震動幅度等與介質(zhì)的組成成分、密度、結(jié)構(gòu)特征等存在密切的相關(guān)關(guān)系〕。 采用空間陣列式測試布置方法，在接收圍巖震動回波的同時，同步接盾構(gòu)機身震動噪聲，盾構(gòu)掘進(jìn)狀態(tài)下，連續(xù)接收震動 信號數(shù)據(jù)量足夠大后（通常連續(xù)接收數(shù)據(jù)時長不少于 9 分鐘），圖 （b）為測試布置示意圖。
1、斷層、陷落柱、沖刷帶、采空區(qū)、矸石層分布、煤層厚度、煤層地壓探測
2、含水、含瓦斯構(gòu)造安全厚度檢測。
3、下組煤深度、厚度變化。
4、工作面內(nèi)隱伏構(gòu)造、煤層不連續(xù)地質(zhì)體的探測。
5、火成巖侵入體探測
6、頂板垮塌或富集水的采空區(qū)探測水和隱蔽致災(zāi)因素調(diào)查提供強有力的技術(shù)支撐。
該適于煤礦掘進(jìn)巷道，HSP法是利用掘進(jìn)機刀盤滾刀剪切煤層、巖（土）時產(chǎn)生的振動信號作為激發(fā)震源的一類彈性波 探測方法，其特點表現(xiàn)在：
1、現(xiàn)場測試便捷，無需破爆或錘激。以掘進(jìn)機刀盤滾刀破煤、巖震動作為激發(fā)震源，測試的便捷性遠(yuǎn)勝于主動源地震波預(yù)報 方法；
2、檢波點布設(shè)迎合性強，可布置與煤礦巷道輪廓任何位置。采用全空間陣列式布極，檢波點可布設(shè)于盾尾面后 0～30 米范 圍煤礦巷道輪廓的任一位置，保證檢波點相互間距大于1.5m，記錄好坐標(biāo)位置即可；
3、無需掘進(jìn)機停機，不影響施工。采用掘進(jìn)破巖震動作為震源，在掘進(jìn)機掘進(jìn)過程中進(jìn)行探測，無需停機；
4、無測前準(zhǔn)備工作，現(xiàn)場測試時間短。該方法現(xiàn)場檢波器布設(shè) 10 分鐘左右，測試時間在 10～15 分鐘，測試時間短；
5、探測對象滿足長距離地震波法探測要求。該HSP法采用的是地震波反射法探測，可探測巷道前方可能造成安全事故的不 良地質(zhì)體，如陷落柱、富水帶、瓦斯富集區(qū)等，探測有效距離不少于 100m。
平頂山某礦采用綜掘機進(jìn)行開挖作業(yè)，煤層巷道隨掘超前探測系統(tǒng)現(xiàn)場探測裝置布設(shè)如圖1所示。在煤層工作面掘進(jìn) 巷迎頭后方布設(shè)一套TEM-HSP煤礦巷道隨掘超前探測系統(tǒng)，外接8支地震檢波器，編號S1-S8，道間距3m，布設(shè)于巷道工 作面煤層壁幫。由于巷道隨掘過程中迎頭后方10m之內(nèi)安全性較差、10-20m之內(nèi)煤灰較大。因此，迎頭后方支地震檢 波器S1根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境布設(shè)在迎頭后方10-20m范圍內(nèi)，迎頭每推進(jìn)20m，支地震檢波器S8往前移動48m，距離 巷道迎頭10-20m，整個探測裝置隨著巷道迎頭前進(jìn)而交替前移。地震檢波器安裝鉆孔深度3m，俯角孔3°，如圖2所示。
